JAVA奇妙的类型转换

------- android培训、java培训、期待与您交流！ ----------注意：下面的所有内容在java和C#中均适用。二者唯一的不同就是java字节码与.NET IL指令的形式。

首先看看看一下代码，猜测运行结果是什么，结局肯定出乎你的意料

package MyPackage;public class TypeCast {public static void main(String[] args) {byte a=12;byte b=13;byte c=a+b;}}

        这段代码无论在java中，还是C#中，都会给一个类型转换的编译错误：“无法将int类型隐式转换为byte类型”。从这个错误提示中我们可以得出如下结论：a+b结果变成了一个int类型。由于不能将这个int类型隐式转换为byte类型，所以c=a+b；才会出现无法将int类型转换为byte类型的错误。

       可问题是， 两个byte类型相加，结果应该还是byte，怎么会成为int呢？这个问题在我最初学习C#的时候就已经遇到了。
        要想深入理解这个问题，还是需要从java的虚拟机或者.net的CLR说起。由于这是一篇关于java的日志，所以下面以java虚拟机为例：

        在32位java虚拟机中，最基本的数据单元是word，简称字。一个字大小被称作字长，32位java虚拟机的字长是4字节。也就是说，在java虚拟机中，每四个字节为一个单位，如果你存储一个byte类型，虽然byte大小事1字节，但他也要占用4字节，byte类似在被存储到虚拟机的那一刻会被转换为int。同样，如果存储一个short类型，他也会占用4字节，并且隐式转换为int类型。

       为了更形象的说明这个问题，可以将java虚拟机中的内存想象成一个个窗格，每个窗格大小是4个字节。如果你存储一个小于4字节的类型，也要占用4字节。如果你存储一个大于4字节的类型，那么就需要占用多个窗格。这个窗格就是java虚拟机中的字，窗格的大小就是字长。如下图

 

        现在就可以解释上面的代码中为什么不能‌编译了，在byte类型被装入虚拟机的时候， 会被转换为int类型，所以变量a和b都被转换为了int，接下来执行的就是两个int类型的加法，结果毫无疑问是个int类型。如果想把这个int类型赋值给一个byte类型变量，就需要显示转换，否则就会出现一个“无法将int类型隐式转换为byte类型”的编译错误。

     

现在我们加上一个显示转换，如下：

package MyPackage;public class TypeCast {public static void main(String[] args) {byte a=12;byte b=13;byte c=(byte)(a+b);}}

   编译运行，结果为25；

   为了更深刻的理解虚拟机如何处理类型转换，我们将反汇编一下，反汇编后的代码如下：

   接下来我一行一行的解释这段字节码。
   第1行：bipush 12 将byte类型的12转为int类型后，压入操作数栈。bipush中的b为byte的首字母，i为int的首字母，意味将byte隐式转换为int。注意，这时候，12就已经成为int类型了，占4字节大小。
   第2行：istore_1 将操作数栈顶元素12弹出，存储到局部变量a中。
   这两行字节码对应于源代码中的byte a=12;完成赋值操作。
   第3行：bipush 13；
   第4行：istore_2
   这两行代码对应于源代码中的byte b=13；
   第5行：iload_1;将a压入操作数栈。
   第6行：iload_2； 将b压入操作数栈；。
   第7行：iadd；弹出操作数栈‌顶的两个元素，执行int类型的加法操作，将结果再压入栈中。注意，这时候结果是int类型值。
   第8行：i2b;将栈顶元素弹出，转换为byte类型；然后再压入操作数栈中。
   第9行：istore_3弹出栈顶元素，赋值给c；
   第10行：return 返回。

   这里最重要的地方有如下几处：

    第一行bipush 12指令，这个指令将值12作为int类型压入栈。从这一刻开始，就已经不存在byte类型了。接下来第2行指令istore_2将这个栈顶元素赋值给变量a。请注意，变量a占用4个字节，他被隐式转换为int类型存放在栈的局部变量区了。

  第7行iadd指令，该指令执行加法操作 ，结果是一个int类型。

  第8行i2b指令，这个指令执行转换操作，将int类型转为byte类型，然后再将转换后的值压入栈。第9行，赋值给变量c；

   接下来介绍一些有趣的事情，将一个long类型转换为short类型，java虚拟机是如何工作的。看如下代码：

package MyPackage;public class TypeCast {public static void main(String[] args) {long a=12;long b=13;byte c=(byte)(a+b);}}

   用javap反编译之后代码如下：



       0：ldc2_w        #16  这条指令比较复杂，简而言之，就是将值12压入操作数栈。
       3: lstore_1           弹出操作数栈顶元素值12，赋值给变量a。
       4: ldc2_w        #18  将值13压入操作数栈。
       7: lstore_3           弹出操作数栈顶元素值13，赋值给变量b。
       8: lload_1            将变量a压入操作数栈。
       9: lload_3            将变量a压入操作数栈。
      10: ladd               弹出栈顶的两个元素，执行long类型的加法运算，将结果再压入栈。
      11: l2i                弹出栈顶元素，转换为int类型，将转换后的值再次压入栈。     
      12: i2b                弹出栈顶元素，转换为byte类型，将转换后的值再次压入栈。  
      13: istore        5    弹出操作数栈顶元素值25，赋值给变量c。
      15: return   

     这里的关键是l2i和i2b指令，这两个指令完成了从long类型到byte类型的转换。需要注意的是，在java虚拟机中以及.netCLR中，没有一个直接的指令用于将long类型转换为byte类型，只能先将long类型转换为int类型，然后在将int类型转换为byte类型。可能会造成产生一定的性能损失。